Економска анализа на производството на зелен водород со електролиза од обновливи извори на енергија

Сè повеќе земји почнуваат да поставуваат стратешки цели за водородната енергија, а некои инвестиции се стремат кон развој на зелената технологија за водород. ЕУ и Кина го предводат овој развој, барајќи предности од првиот потег во технологијата и инфраструктурата. Во меѓувреме, Јапонија, Јужна Кореја, Франција, Германија, Холандија, Нов Зеланд и Австралија објавија стратегии за водородна енергија и развија пилот планови од 2017 година. Во 2021 година, ЕУ издаде стратешко барање за водородна енергија, предлагајќи да се зголеми оперативниот капацитет на производство на водород во електролитски ќелии до 6 GW до 2024 година со потпирање на енергијата на ветерот и сончевата енергија, и до 40 GW до 2030 година, капацитетот на производство на водород во ЕУ ќе се зголеми на 40 GW за дополнителни 40 GW надвор од ЕУ.

Како и кај сите нови технологии, зелениот водород се движи од примарно истражување и развој кон мејнстрим индустриски развој, што резултира со пониски единечни трошоци и зголемена ефикасност во дизајнот, конструкцијата и инсталацијата. Зелен водород LCOH се состои од три компоненти: цена на електролитски ќелии, цена на електрична енергија од обновливи извори и други оперативни трошоци. Општо земено, цената на електролитичката ќелија сочинува околу 20% ~ 25% од зелениот водород LCOH и најголем дел од електричната енергија (70% ~ 75%). Оперативните трошоци се релативно мали, генерално помалку од 5%.

На меѓународно ниво, цената на обновливите извори на енергија (главно соларната и ветерната енергија во комунални размери) значително падна во текот на изминатите 30 години, а нејзината изедначена цена на енергија (LCOE) сега е блиску до онаа на енергијата на јаглен (30-50 $ /MWh) , правејќи ги обновливите извори на енергија поконкурентни во однос на трошоците во иднина. Трошоците за обновлива енергија продолжуваат да паѓаат за 10% годишно, а до околу 2030 година трошоците за обновлива енергија ќе достигнат околу 20 долари/MWh. Оперативните трошоци не можат значително да се намалат, но трошоците за единица ќелии може да се намалат и се очекува слична крива на трошоците за учење за ќелиите како и за соларната или ветерната енергија.

Соларните PV беа развиени во 1970-тите и цената на соларните PV LCoE во 2010 година беше околу 500 $ / MWh. Соларниот PV LCOE е значително намален од 2010 година и во моментов изнесува 30 до 50 долари /MWh. Со оглед на тоа што технологијата на електролитски ќелии е слична на индустрискиот репер за производство на соларни фотоволтаични ќелии, од 2020-2030 година, технологијата на електролитски ќелии најверојатно ќе следи слична траекторија како соларните фотоволтаични ќелии во однос на единечната цена. Во исто време, LCOE за ветер значително се намали во текот на изминатата деценија, но за помал износ (околу 50 проценти на офшор и 60 проценти на копно).

Нашата земја користи обновливи извори на енергија (како што се енергија од ветер, фотоволтаици, хидроенергија) за производство на водород со електролитичка вода, кога цената на електричната енергија е контролирана во 0,25 јуани / kWh подолу, трошоците за производство на водород имаат релативна економска ефикасност (15,3 ~ 20,9 јуани / kg) . Техничките и економските показатели за производство на водород со алкална електролиза и PEM електролиза се прикажани во Табела 1.

Методот за пресметка на трошоците за производство на електролитски водород е прикажан во равенките (1) и (2). LCOE= фиксна цена/(количина на производство на водород x век) + оперативни трошоци (1) Оперативни трошоци = производство на водород потрошувачка на електрична енергија x цена на електрична енергија + цена на вода + трошоци за одржување на опремата (2) Преземање проекти за алкална електролиза и PEM електролиза (1000 Nm3/h ) како пример, да претпоставиме дека целиот животен циклус на проектите е 20 години, а работниот век е 9×104 часа. Фиксната цена на пакуваната електролитичка ќелија, уредот за прочистување на водород, надоместокот за материјали, надоместокот за градежна изградба, надоместокот за услуги за инсталација и другите ставки се пресметува на 0,3 јуани / kWh за електролиза. Споредбата на трошоците е прикажана во Табела 2.

Во споредба со другите методи на производство на водород, ако цената на електричната енергија на обновливата енергија е пониска од 0,25 јуани/kWh, цената на зелениот водород може да се намали на околу 15 јуани/кг, што почнува да има предност во трошоците. Во контекст на неутралноста на јаглеродот, со намалувањето на трошоците за производство на енергија од обновлива енергија, големиот развој на проекти за производство на водород, намалувањето на потрошувачката на енергија од електролитски ќелии и инвестициските трошоци и насоките за даноците за јаглерод и другите политики, патот на зелениот водород намалување на трошоците ќе биде постепено јасно. Во исто време, бидејќи производството на водород од традиционални извори на енергија ќе се меша со многу поврзани нечистотии, како што се јаглерод, сулфур и хлор, како и трошоците за надреденото прочистување и CCUS, реалните трошоци за производство може да надминат 20 јуани/кг.